钢质构件损伤碳纤维水下修复加固数值模拟

发布时间：2023-04-08 22:57

　　随着国家“海洋强国”战略的不断推进,海上能源开发紧锣密鼓地进行,海洋平台技术快速发展,经历了从浅海的固定式导管架平台到新型的浮式生产储油平台(FPSO)大发展,海洋平台的数量与日俱增。在复杂的海洋环境中进行生产生活,海洋平台结构经历着巨大的挑战,随着平台服役年限的增加,在环境腐蚀、疲劳荷载等因素影响下,结构出现不同程度的损伤进而导致其抗力降低影响结构安全性。为了延长平台的使用寿命,使之发挥出更好的经济效益和社会效益,须及时对受损海洋平台进行修复,传统的修复技术存在着诸如修复难度大、成本高等一系列问题。针对受损海洋平台修复的迫切性和传统技术的不足性,基于土木工程中的碳纤维增强复合材料(CFRP)修复混凝土结构性能,利用粘贴碳纤维修复水下钢结构的方法得到初步研究,因此本文利用ANSYS有限元软件对碳纤维修复水下钢结的修复加固效果及主要影响因素进行数值分析,为其工程化应用提供基础。本文主要工作如下:首先,重点介绍了粘贴碳纤维修复钢结构的粘结机理、破坏机理和影响粘结强度的因素,并以此为基础总结了粘结构件的设计原则和粘贴碳纤维加固修复钢结构的试验施工工艺及步骤,为工程实践提供了参考,也为下一步有...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 海洋平台水下修复
        1.2.2 碳纤维加固技术
        1.2.3 碳纤维加固技术有限元数值分析
    1.3 研究的意义和目的
    1.4 文章内容安排
2 CFRP粘结加固钢结构理论基础
    2.1 碳纤维加固钢结构粘结机理
        2.1.1 加固材料
        2.1.2 粘结力产生的来源
    2.2 碳纤维加固钢结构破坏机理
        2.2.1 粘结强度
        2.2.2 破坏理论
    2.3 影响粘结强度的因素
        2.3.1 胶粘剂的影响
        2.3.2 被粘结材料表面性能的影响
        2.3.3 粘结接头的影响
        2.3.4 粘结工艺的影响
    2.4 粘结构件的设计原则
    2.5 CFRP水下加固修复钢结构试验施工工艺及步骤
    2.6 本章小结
3 CFRP水下加固修复钢构件有限元数值模拟
    3.1 有限元理论基础
    3.2 CFRP水下加固修复钢构件有限元软件ANSYS分析
        3.2.1 基本假定
        3.2.2 单元类型
        3.2.3 材料属性
        3.2.4 建立几何模型
        3.2.5 划分网格
        3.2.6 定义约束与荷载
        3.2.7 分析求解
        3.2.8 后处理
    3.3 ANSYS有限元模拟结果与试验结果对比分析
        3.3.1 CFRP水下加固修复钢构件试验与结果
        3.3.2 三种有限元模型与试验结果比较
        3.3.3 三种有限元模型模拟结果精度分析
        3.3.4 “实体-实体-壳体”模型加固效果分析
    3.4 碳纤维加固钢板的受力机理和破坏机理分析
    3.5 本章小结
4 CFRP水下加固修复钢构件影响因素分析
    4.1 胶粘剂因素对加固效果的影响
        4.1.1 胶粘剂剪切模量的影响
        4.1.2 胶粘剂厚度的影响
    4.2 碳纤维布因素对加固效果的影响
        4.2.1 碳纤维布弹性模量对加固效果的影响
        4.2.2 碳纤维布厚度对加固效果的影响
    4.3 碳纤维布粘结长度和宽度对加固效果的影响
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3786623